混合智能結(jié)構(gòu)非線性行為和動(dòng)力特性建模與分析基本信息

充分考慮復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)拉彎耦合效應(yīng)和彎剪耦合效應(yīng)引起的各向異性性質(zhì), 以及橫向剪切變形的影響, 初始幾何缺陷的影響; 對(duì)于功能梯度復(fù)合材料同時(shí)考慮熱傳導(dǎo)和材料熱物參數(shù)對(duì)位置和溫度變化的依賴性, 研究帶壓電層混合智能板殼結(jié)構(gòu)在復(fù)雜環(huán)境和復(fù)雜荷載作用下的非線性彎曲、后屈曲和動(dòng)力特性。發(fā)展一套有效的分析方法和計(jì)算程序用于混合智能板殼結(jié)構(gòu)的非線性和動(dòng)力分析。為解決航天航空關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題提供理論基礎(chǔ)。 2100433B

污泥膨脹是污水處理過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的一種現(xiàn)象，已成為制約活性污泥工藝發(fā)展的重大難題之一。由于受進(jìn)水水質(zhì)、環(huán)境狀況、運(yùn)行條件等因素的影響，污泥膨脹動(dòng)力學(xué)特性非常復(fù)雜，建模十分困難。本課題在深入分析活性污泥沉降過(guò)程動(dòng)力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，剖析污泥膨脹的致因機(jī)理，研究污泥沉降過(guò)程變量與污泥膨脹之間的相關(guān)性，獲取污泥膨脹的特征變量；對(duì)于不能在線測(cè)量的特征變量，結(jié)合主元分析等方法從相關(guān)的可測(cè)參量集中找出主元參量，建立其軟測(cè)量模型。同時(shí)研究自組織遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取能夠反映污泥沉降比(SV)、污泥體積指數(shù)(SVI)等變量的自組織特征模型，并分析自組織特征模型的精確度和穩(wěn)定性。最后形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的污泥膨脹智能特征模型，解決污泥膨脹識(shí)別與預(yù)測(cè)問(wèn)題。研究工作對(duì)于污水處理廠的優(yōu)化設(shè)計(jì)，污水處理過(guò)程的實(shí)時(shí)控制，都具有非常重要的支撐作用。因此，本課題的研究具有較高的理論研究?jī)r(jià)值，成果具有廣闊的應(yīng)用前景。

污泥膨脹是污水處理過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的一種現(xiàn)象，已成為制約活性污泥工藝發(fā)展的重大難題之一。由于受進(jìn)水水質(zhì)、環(huán)境狀況、運(yùn)行條件等因素的影響，污泥膨脹動(dòng)力學(xué)特性非常復(fù)雜，建模十分困難。本課題從智能信息處理的角度出發(fā)，通過(guò)理論分析、仿真計(jì)算、實(shí)驗(yàn)反復(fù)交互作用，不斷完善研究?jī)?nèi)容，最終獲得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)的污泥膨脹智能特征模型。具體為：首先，獲得了一組污泥膨脹的特征變量，在深入分析活性污泥沉降過(guò)程動(dòng)力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，剖析污泥膨脹的致因機(jī)理，研究污泥沉降過(guò)程變量與污泥膨脹之間的相關(guān)性，基于污水處理系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘的方法獲取污泥膨脹的特征變量；其次，建立了污泥膨脹特征變量的軟測(cè)量模型，對(duì)于不能在線測(cè)量的特征變量，結(jié)合主元分析等方法從相關(guān)的可測(cè)參量集中找出主元參量，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立主元參量軟測(cè)量模型。最后，為了提高模型的精度，研究自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取能夠反映污泥沉降比(SV)、污泥體積指數(shù)(SVI)等變量的自組織特征模型，并分析自組織特征模型的精確度和穩(wěn)定性；形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的污泥膨脹智能特征模型，解決污泥膨脹識(shí)別與預(yù)測(cè)問(wèn)題。相關(guān)研究成果在IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems，IEEE Transactions on Industrial Electronics，Journal of Process Control等刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文39篇，其中SCI收錄16篇，被他人引用百余次；撰寫專著1部；申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利15項(xiàng)，其中獲得授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利8項(xiàng)，授權(quán)實(shí)用新型專利2項(xiàng)，授權(quán)軟件著作權(quán)4項(xiàng)；研究工作對(duì)于污水處理廠的優(yōu)化設(shè)計(jì)，污水處理過(guò)程的實(shí)時(shí)控制，具有非常重要的支撐作用。總體看來(lái)，課題研究成果具有較高的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 2100433B

1）針對(duì)鉆柱的變截面、變剛度旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)軸和雙重非線性特征，考慮鉆柱與井壁的非線性碰摩特性，本研究基于哈密頓原理建立了深井、超深井鉆柱動(dòng)力學(xué)模型，并重點(diǎn)分析了非線性項(xiàng)對(duì)鉆柱動(dòng)態(tài)特性的影響。2）提出了運(yùn)用直梁和空間曲梁?jiǎn)卧旌锨蠼鈩?dòng)力學(xué)模型的新型有限元節(jié)點(diǎn)迭代方法，避免了大型矩陣的處理，使得利用普通計(jì)算機(jī)求解分析大型結(jié)構(gòu)和非線性力學(xué)問(wèn)題成為可能，從而實(shí)現(xiàn)了超深井鉆柱的動(dòng)力學(xué)特性求解，得到了超深井鉆柱不同位置的渦動(dòng)軌跡、渦動(dòng)速度、渦動(dòng)加速度。3）針對(duì)節(jié)點(diǎn)迭代法計(jì)算費(fèi)時(shí)難題，考慮鉆柱與井壁碰摩的具體特征，提出采用彈塑性邊界的接觸問(wèn)題處理方法，對(duì)迭代過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化，使計(jì)算時(shí)間得到了大幅度縮短（7000m鉆柱動(dòng)力學(xué)特性的模擬由原來(lái)的14小時(shí)縮短到3小時(shí)）。4）提出了一種考慮鉆柱動(dòng)態(tài)應(yīng)力和碰撞應(yīng)力的深井、超深井鉆柱動(dòng)態(tài)安全因子計(jì)算方法，并提出了一套基于鉆柱動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)安全性的實(shí)用評(píng)價(jià)技術(shù)。結(jié)合塔里木油田生產(chǎn)實(shí)際，分析了塔里木油田3套井身結(jié)構(gòu)鉆柱的動(dòng)力學(xué)特性，初步明確了不同井身結(jié)構(gòu)條件下鉆柱動(dòng)力學(xué)特性的具體特征，相關(guān)研究成果已在塔里木油田的鉆井設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用。同時(shí)，研究了鉆柱結(jié)構(gòu)參數(shù)和施工參數(shù)對(duì)鉆柱動(dòng)力學(xué)特性的影響，形成了以鉆柱動(dòng)態(tài)安全性為依據(jù)的參數(shù)優(yōu)化方法。5）結(jié)合超深井鉆柱在復(fù)雜載荷作用下的空間構(gòu)形特征，探討了這種雙重非線性問(wèn)題的固有頻率計(jì)算方法，分析了載荷激勵(lì)下鉆柱的模態(tài)響應(yīng)。6）結(jié)合氣體鉆井特征，分析了氣體鉆井過(guò)程中的鉆柱動(dòng)力學(xué)特性，并與泥漿鉆井進(jìn)行了對(duì)比，研究了鉆井液性能對(duì)鉆柱動(dòng)力學(xué)特性的耦合效應(yīng)。結(jié)果表明，氣體鉆井的渦動(dòng)頻率和渦動(dòng)速度明顯高于泥漿鉆井，氣體鉆井時(shí)鉆柱與井壁的碰撞更為頻繁且沖擊應(yīng)力遠(yuǎn)大于泥漿鉆井。7）利用井下實(shí)測(cè)工具，測(cè)量了塔里木油田超深井鉆柱的井下振動(dòng)特性，獲得了井下鉆柱的渦動(dòng)、粘滑、軸向振動(dòng)等有用信息。利用FFT和STFT信號(hào)處理分析，得出了振動(dòng)的主要頻率。8）利用彈塑性模型對(duì)復(fù)雜載荷作用下鉆具接頭絲扣的三維力學(xué)特性進(jìn)行了研究，得到了鉆具接頭絲扣的受力特征，研發(fā)了鉆柱接頭的極限工作扭矩圖板；9）為了使鉆柱動(dòng)態(tài)安全性評(píng)估和動(dòng)力學(xué)特性仿真平臺(tái)更能具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，研發(fā)了一套鉆柱動(dòng)態(tài)安全性仿真平臺(tái)，并在塔里木油田得到較好的應(yīng)用。 2100433B